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13.05.2020

Presse mit 4000 kN Öffnungskraft

Composite-Bauteile mit Hochleistungsthermoplasten wirtschaftlich fertigen

Auf der Suche nach einer wirtschaftlichen Lösung zur Fertigung von Composites für die Luftfahrttechnik schaute sich ein russischer Hersteller auf dem Weltmarkt um. Die energiesparenden Pressen der WKP Oberkolben-Baureihe der Wickert Maschinenbau GmbH, Landau, kamen in die engere Wahl.

  • Die kundenspezifisch angepasste Oberkolbenpresse WKP 12000 S zur Fertigung von Composites mit der enormen Zykluszeit von bis zu 72 Stunden sowie der ungewöhnlich hohen Öffnungskraft von 4000 kN und Ausstoßer mit 3000 kN (© Wickert)

    Die kundenspezifisch angepasste Oberkolbenpresse WKP 12000 S zur Fertigung von Composites mit der enormen Zykluszeit von bis zu 72 Stunden sowie der ungewöhnlich hohen Öffnungskraft von 4000 kN und Ausstoßer mit 3000 kN (© Wickert)

  • Um eine ergonomische Bedienmöglichkeit zu gewährleisten, wird die Presse am Bestimmungsort in einer speziell dafür angefertigten Grube aufgestellt (© Wickert)

    Um eine ergonomische Bedienmöglichkeit zu gewährleisten, wird die Presse am Bestimmungsort in einer speziell dafür angefertigten Grube aufgestellt (© Wickert)

  • Heizplatte der WKP 12000 S: Sie heizt auf eine für Hochleistungsthermoplaste erforderliche Temperatur von 340 °C, optional sogar 420 °C auf (© Wickert)

    Heizplatte der WKP 12000 S: Sie heizt auf eine für Hochleistungsthermoplaste erforderliche Temperatur von 340 °C, optional sogar 420 °C auf (© Wickert)

  • Einer der Schwertransporter vor den Wickert-Werkshallen mit einer der Baukomponenten für die Presse WKP 12000 S (© Wickert)

    Einer der Schwertransporter vor den Wickert-Werkshallen mit einer der Baukomponenten für die Presse WKP 12000 S (© Wickert)

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Die Fertigungsleitung des Werks entschied sich für eine kundenspezifisch angepasste WKP 12000 S, die alle Anforderungen erfüllte. Gefordert waren eine ungewöhnlich hohe Öffnungskraft von 4000 kN, Ausstoßerkräfte von 3000 kN sowie die enorme Zykluszeit von bis zu 72 Stunden. Auch die Heizplattentemperaturen von bis zu 340 °C waren für den Weltmarktführer des Elastomer-Pressenbaus (eigene Angaben) kein Hindernis.

Die Wahl fiel auf Wickert Maschinenbau auch vor dem Hintergrund, dass das Pfälzer Unternehmen in Vergangenheit für den russischen Markt bereits einige Projekte erfolgreich realisiert hatte. Damit lagen die für Geschäftsbeziehungen in Russland sehr wichtige lokale Referenzen vor.

Aufbauend auf dem WKP-Standardpressenprogramm entwickelte und produzierte der Maschinenbauer in rund sechs Monaten die hier vorgestellte in 4-Säulen-Bauweise ausgeführte Oberkolbenpresse WKP 12000S mit der Presskraft von 12000 kN – eine von jährlich 80 bis 100 Pressen, die in Landau entstehen.

Hohe Produktqualität durch exakt geregelte Temperaturverteilung

Ein Garant für das Erreichen der geforderten hohen Produktqualität sind die aus dem Vollen gebohrten Heizkühlplatten in Spezialausführung mit sehr homogener Temperaturverteilung. Um Qualitätsschwankungen zu verhindern, muss sich im Werkzeug ein gleichmäßiges Temperaturniveau einstellen. Die Heizplatten sind 1880 x 2480 mm groß. Die maximale Heizplattentemperatur ist auf vergleichsweise sehr hohe 340°C ausgelegt. Bei der Kühlung fiel die Wahl auf eine Ölkühlung, da im Vergleich zu einer Wasserkühlung auch während der Kühlphase eine homogene Temperaturverteilung gewährleistet werden kann.

Trotz Heizplattentemperatur von bis zu 340°C energiesparend konstruiert

Die Kosteneffizienz spielt eine wichtige Rolle bei allen Überlegungen zur jeweiligen Großpressenkonzeption. Die hydraulischen sowie elektrischen Baugruppen wurden so energieeffizient wie möglich ausgelegt. Der geschlossene Kühlkreislauf dient insbesondere der Kühlung der Heiz-/Kühlplatten. Das Kühlsystem ist in der Lage, die Heizplattentemperatur minütlich um 10 °C zu reduzieren. Die Isolierplatten zwischen Druck- und aus vollem Stahl gebohrter Heizplatte sorgen gerade bei der für derartige Pressen sehr hohen Heizplattentemperatur von bis zu 340°C für einen geringen Energiebedarf sowohl für den Heiz- als auch den Kühlvorgang.

Während bei duroplastischen Kompositen eine isotherme Heizplattentemperatur von normalerweise maximal 180°C ausreicht, ist bei thermoplastischen Kompositen eine variotherme Temperaturführung erforderlich. Bei thermoplastischen Kompositen kommt es darauf an, welcher Kunststoff als Binder eingesetzt wird. Hier gibt es eine klare Tendenz zu Hochleistungsthermoplasten, die bei höherer Temperatur verarbeitet werden. Die hier realisierten 340°C sind in der Composite-Industrie Standard. Mit Öl-Heizkühlsystemen sind bis zu 420 °C möglich. In der Ausführung mit elektrischer Beheizung und Wasserkühlung auch deutlich darüber hinaus.

Technische Besonderheiten

Qualitätssichernd ist die maximale Abweichung von Parallelität und Planität der Heizplatten mit jeweils 0,2 mm über die gesamte Heizplattenfläche. Angesichts der bis zu drei volle Tage währenden Zykluszeit spielen Schließ- und Öffnungszeiten eine untergeordnete Rolle. Die Produktivität ist hier auch bei 50 mm/s gesichert. Die Geschwindigkeit des Pressvorgangs liegt zwischen 0,5 und 2 mm/s. Auch wenn die WKP-Baureihe höhere Werte erreichen kann: Für die geforderte Fertigungsaufgabe genügt eine Regelungsgenauigkeit der Druckkraft von 1%.

Absolut ungewöhnlich ist mit 4000 kN die Öffnungskraft, die auf die bis zu 7 t schweren Formen einwirkt. Das maximale Werkzeuggewicht darf 20 t erreichen. Diese Presse mit vollhydraulischem Schließsystem mit geflanschten Doppelabstreifern besitzt Säulenführungen aus verschleißarmen Hartgewebeschalen, wie sie für Flugzeugrümpfe, Karosserien oder Motorradrahmen genutzt weren. Dies kommt der Lebensdauer und Wartungsfreundlichkeit zugute.

Der Fahrweg des hydraulisch angetriebenen Schiebetischs beträgt 2400 mm bei 2000 mm/s Einfahrgeschwindigkeit. Eine Positionskontrolle des bis zu 7000 kg belastbaren Schiebetischs ist integriert. Der senkrecht wirkende Ausstoßer wird von einem Hydraulikzylinder mit der auch für diese Pressenkomponente außergewöhnlich hohen Kraft von 3000 kN bewegt.

Sicherheit auch bei Stromausfall

Gemäß EN 289 sichern ein Zaun um die Presse, Lichtschranken im Bedienerbereich und eine Servicetüre auf der Rückseite der Maschine den risikolosen Pressenbetrieb. Die Presse ist außerdem gegen Überspannungen geschützt. Fällt der Strom aus, kann die Steuerung den Betrieb für 15 bis 20 min weiter aufrechterhalten, um die Prozess- und Maschinendaten zu sichern. Alle Komponenten der insgesamt rund 95 t wiegenden Presse sind über die Finite-Elemente-Kalkulation auf 5-fache (!) mechanische Sicherheit ausgelegt.

Per Internet erfolgt über ein VPN-Gateway mit entsprechender Firewall der Datenaustausch zwischen der Presse und dem WICKERT-Diagnosecomputer. Ziel des Remote Monitoring Service ist der standortunabhängige, automatische Datenaustausch. Die Presse übermittelt instandhaltungs- und prozessrelevante Daten aus. (kk)

Dipl. Wirt.-Ing. Stefan Herzinger, Geschäftsführer Wickert Maschinenbau GmbH, Landau

Weiterführende Information
  • Erschienen in Kunststoffe 02/2018

    Organo-Sheet-Sandwich für 3D-Formteile

    Mit neuartigem Spannrahmen präzise pressen

    Von Null auf 1750 kN in vier Sekunden: Dabei arbeitet ein neu entwickelte Presse auch noch sehr schnell und präzise.   mehr

    Wickert Maschinenbau GmbH

  • Von 0 auf 25 000 in einer Sekunde
    Kunststoffe 05/2017, Seite 66 - 67

    Von 0 auf 25 000 in einer Sekunde

    Verarbeitung von glasmatten- und langfaserverstärkten Thermoplasten in einer Heißpresse

    Forscher am Institut für Strukturleichtbau der TU Chemnitz nutzen jetzt eine flexibel einsetzbare und hochpräzise Composite-Presse von...   mehr

Unternehmensinformation

Wickert Maschinenbau GmbH

Wollmersheimer Höhe 2
DE 76829 Landau
Tel.: 06341 93430
Fax: 06341 934330

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